5.6.4. Пневматическая закладка

Пневматическая закладочная установка состоит из закладочной машины и закладочного трубопровода. Закладочные материалы с помощью пневматических закладочных машин вводятся в струю сжатого воздуха, движущегося в трубопроводе со значительной скоростью. Перемещаясь в трубопроводе, куски породы приобре­тают большую скорость вылета (30—40 м/с при размере кусков 30 мм), что обусловливает сравнительно высокую плотность закла­дочного массива.

Технологическая схема пневмозакладочных работ включает в себя следующие производственные процессы: добычу пустых пород для закладки, подготовку закладочного материала (дробление, грохочение и шихтовка), транспортирование закладочного материала до закладочной машины, пневмотранспортирование и возведение закладочного массива.

При пневматической закладке возможны различные схемы ра­боты:

закладочная машина может располагаться на поверхности или под породоспускными устройствами и иметь трубопровод значитель­ной протяженности; в этом случае машина имеет большой срок службы;

закладочная машина может располагаться вблизи очистных забоев и иметь сравнительно короткие трубопроводы; срок работы машины из одного положения небольшой;

машина может располагаться вблизи очистного забоя или не посредственно в нем и передвигаться по мере возведения закладоч­ного массива. Такие установки соответственно называются стацио­нарными, полустационарными и передвижными.

Стационарные и полустационар­ные установки применяют в усло­виях сложной гипсометрии выра­боток и большой загруженности общешахтного транспорта.

В настоящее время наибольшее распространение получили пневмо-закладочные машины камерного (од­нокамерные и двухкамерные) и ба­рабанного типов. В камерную пневмозакладочную машину (рис. 5. 19) закладочный материал подается через приемную воронку 1, откуда через периодически открывающийся кла­пан 2 поступает в верхнюю камеру 3. Затем закладочный материал через воронку и клапан 4 перепускается в нижнюю камеру 5. Так как кла­паны 2 и 4 сблокированы, то они открываются по очереди. В нижней камере постоянно поддерживается давление воздуха 3—4 кгс/см². За­кладочный материал равномерно по­дается к горловине 6 с помощью дозирующего устройства 7. Упра­вление механизмами и движением клапанов 2 и 4 осуществляется ав­томатически с помощью распредели­тельного устройства и пневматиче­ских цилиндров 8.

При барабанной пневмозакладочной машине (рис. 5.20) закладочный материал поступает в приемную во­ронку, попадает в ячейки дозиру­ющего колеса барабана 1 и подается в смесительную камеру 2. Эта камера с одной стороны соединена с трубопроводом сжатого воздуха, а с другой — с закладочным трубопроводом. Струя воздуха захватывает закладочный материал и увлекает его в трубопровод.

В табл. 5.3 приведены технические характеристики машин ДЗМ-2 (двухкамерная) и ПЗБ (барабанная).

Однокамерные закладочные машины применяют в стационарных установках; они обычно обслуживают несколько забоев. Обычно установку размещают под бункером емкостью 150 м³ и более. Произ­водительность машины достигает 110 м³/ч при удельном расходе воздуха 80—100 м³ на 1 м³ породы. Длина пневмотранспортирования достигает 1100м. Удельный расход воздуха 100—120м³ на 1м³ породы.

Рис. 5.20. Схема барабанной пневмозакладочной машины

Таблица 5.3

Показатели	ДЗМ-2	ПЗБ
Производительность, м3/ч Дальность транспортирования закладоч­ного материала по трубам, м Диаметр закладочного трубопровода, мм Максимальное давление воздуха, посту­пающего в машину, кгс/см2 Основные размеры, мм: высота ширина длина Масса, т	120 1500 175—200 5 2060 1224 2340 3,7	160 400 175—200 4 1520 1260 3080 4,9

Машины барабанного типа применяют при простых трассах трубо­провода. Производительность этих машин от 25 до 160 м³/ч. Сред­няя длина транспортирования по трубам составляет 400 м.

Трубопроводы для пневмотранспортирования закладочного ма­териала собирают из отрезков стальных труб длиной 2—6 м с тол­щиной стенок 8—10 мм. Диаметр трубопроводов принимают в 2,5— 3 раза больше максимального размера кусков (150—250 мм).

Производительность пневмотранспортирования может быть уве­личена путем увеличения диаметра трубопровода, однако при этом повышается расход сжатого воздуха. Установлено, что при произ­водительности закладочной машины до 60—70 м³/ч следует применять трубы диаметром 150 мм; при производительности 70—125 м³/ч — диаметром 175 мм; 125—150 м³/ч — диаметром 200 мм; более 150 м³/ч — 225 мм.

Производительность пневмозакладочной установки выбирается с учетом технологии и механизации работ в очистном забое (мето­дика Донгипроуглемаша).

При выполнении закладочных работ в отдельную смену за отве­денное время производительность пневмозакладочной установки определяется по формуле

, м³/ч (5.12)

где L — длина очистного забоя, м;

т — вынимаемая мощность пласта, м;

у — объемная масса угля, т/м³;

d — коэффициент извлечения угля, d = 0,42  0,97;

b₃ — шаг закладки, м;

n_П — число породных полос, выкладываемых в забое за сутки;

Z₃ — удельный расход закладочного материала, м³/т угля,

Z₃ = 0,7 0,85;

k_р — коэффициент, учитывающий резерв производительности нневмозакладочной установки (для камерных пневмозакладочных машин при расчете параметров на максимальную длину транспортирования k_р = 1, для барабанных k_р = 1,1 1,3);

T₃ — время, выделяемое на закладку выработанного простран­ства в течение суток;

k_М.3 — коэффициент машинного времени пневмозакладочной уста­новки;

k_М — коэффициент, учитывающий качество закладочного мате­риала (для условий Донецкого бассейна принимается равным 0,8—1).

При совмещении работ по выемке и закладке скорость возведения закладочного массива должна быть не меньше скорости движения комбайна. С учетом того, что последняя ограничивается сопротивля­емостью угля резанию и газовыделением в призабойное простран­ство

(5.13)

или

(5.14)

где Q_Э — производительность комбайна, т/мин;

k_М.В — коэффициент машинного времени комбайна;

r — полезный захват комбайна, м;

v_В — скорость движения воздуха по лаве, допускаемая Пра­вилами безопасности, м/с;

S_Л — площадь сечения пространства лавы, свободного для прохода воздуха, м²;

d_М — допустимое содержание метана в исходящей струе лавы;

q — относительная метанообильность призабойного простран­ства лавы, м³/т.

Значения k_М.3 принимаются: при разборном трубопроводе и де­ревянной крепи в забое 0,2—0,75; при разборном трубопроводе и металлической индивидуальной крепи 0,2—0,4.

В соответствии с установленной необходимой производитель­ностью закладочной установки и максимальной длиной транспорти­рования закладочного материала подбирается гневмозакладочная машина и выбирается место ее установки.

Закладочные работы в забое начинают с подготовки выработан­ного пространства к закладке узкими полосами (1,5—2м). Вначале сооружают временную обшивку и частично извлекают крепь. Дере­вянную крепь полностью не извлекают.

Вдоль лавы, примерно посередине закладываемой полосы, про­кладывают пневмозакладочный трубопровод. Конец его распола­гают на расстоянии 3—5 м от закладочного массива. Закладочный материал первоначально направляют к почве. По мере возведения полосы став труб укорачивают, снятые звенья труб укладывают на новой дороге и монтируют новый пневмозакладочный трубопро­вод (рис. 5.21).

При металлической призабойной крепи ее перед извлечением заменяют деревянной.

Для обеспечения безопасности работ и уменьшения запылен­ности воздуха рабочее пространство отделяют от закладываемого перегородками. Для этого применяют деревянные или металлические щиты с рифленой поверхностью. Наиболее эффективной является резиновая перегородка 1 (рис. 5.22, а), которая перемещается лебедкой 2. Рама этой перегородки изготовляется из труб диамет­ром 50 мм и устанавливается под углом 60° к почве; на раме натянут резиновый мат.

Рис. 5.22. Пневматическая закладка в лаве:

а — с применением резиновой перегородки; б — с отшивкой из воздушных подушек

Рис. 5.23. Пневматическая закладка в лавах с меха­низированными комплексами:

а — на наклонных пластах; б — на крутых пластах; 1 — огра­ждение; 2 — трубопровод; 3, 4 — консоли и опоры крепи; 5 — выемочная машина

На крутых пластах в качестве отшивки применяют иногда воз­душные подушки (рис.5.22, б). Давление воздуха в них 0,5 кгс/см². По мере извлечения стоек подушки передвигают вперед. Они соеди­нены между собой цепью 2 или канатом. Стыки между подушками заполняют кусками резины 3.

Уменьшение трудоемкости закладочных работ достигается при­менением трубопроводов с боковым выносом закладочного материала. Для этого применяют специальные отклоняющие стрелочные или поворотные колена. В этом случае трубопроводный став располагается у почвы пласта на специальных лыжах-опорах и передвигается к забою с помощью домкратов, соединенных с конвейером. Отшивка закладочного массива не производится.

В лавах с механизированными комплексами применяется фрон­тальный выпуск закладочного материала по мере передвижения крепи (рис. 5.23). Закладочный трубопровод передвигается без разборки вместе с крепью. Шаг подтягивания трубопровода равен шагу пере­движки крепи.

Пневматическая закладка может применяться для закладки по­роды в бутовые полосы при проведении выработок вслед за лавой с подрывкой пород почвы и кровли.

Для этого используется дробильно-закладочный комплекс «Титан-1». Комплекс состоит из дробильно-закладочной машины «Титан-1», воздуходувки BП-70, закладочного трубопровода, передвиж­ного распределительного пункта, породопогрузочной машины (ППМ-4П или 1ПНБ-2, 2ПНБ-2) и ленточного перегружателя.

Область применения комплекса — штреки с площадью сечения 7—15 м² в свету, проводимые в породах с коэффициентом крепости до 8 по шкале M. M. Протодьяконова при мощности пласта до 1,5 м и угле наклона при выкладке бутовой полосы по падению до 25, а по восстанию до 6°.